Nguồn nƣớc ngầm

a. pH

Ghi chú: Cột giá trị có ít nhất một chữ cái giống nhau thì không có ý nghĩa thống kê (p>0.05) Chú thích: ĐV (nguồn nƣớc đầu vào), C1 (cột lọc gồm cát, sỏi nhỏ và lớn, vận hành liên tục), C2 (cột lọc

gồm cát, sỏi nhỏ, sỏi lớn, than hoạt tính, vận hành liên tục), ĐC (cột lọc biosand)

Hình 4.19: Giá trị pH của nƣớc ngầm trƣớc và sau xử lý của các cột lọc

Dựa vào kết quả phân tích ở bảng 2 phụ lục 4 cho thấy giá trị pH không bị thay đổi nhiều. Giá trị pH của các mẫu nƣớc đầu ra dao động từ 7.26 – 7.61 , đạt đƣợc QCVN 01:2009/BYT về chất lƣợng nƣớc ăn uống (phụ lục 1).

Nhìn chung, giá trị pH ổn định ở từng cột lọc không bị ảnh hƣởng nhiều bởi nguyên liệu của cột lọc, đảm bảo chất lƣợng nƣớc cung cấp cho ngƣời dân sinh hoạt.

QCVN 02:2009/BYT 6.0 – 8.5

b. Độ đục

gồm cát, sỏi nhỏ, sỏi lớn, than hoạt tính, vận hành liên tục), ĐC (cột lọc biosand)

Hình 4.21: Giá trị độ đục của nƣớc ngầm trƣớc và sau xử lý của các cột lọc

Theo kết quả phân tích ở bảng 6 phụ lục 4, hiệu suất xử lý độ đục của các cột lọc tƣơng đối cao.

- Cột C1, giá trị độ đục của mẫu nƣớc đầu ra là 2.86 NTU (đạt hiệu suất 72.52%).

- Cột C2, giá trị độ đục là 2.21 NTU, đạt hiệu suất 78.76%. - Cột ĐC, hiệu suất đạt 71.32% (2.99 NTU)

Tuy hiệu suất xử lý của ba cột lọc đối với độ đục của nƣớc ngầm thấp nhƣng giá trị độ đục của mẫu nƣớc đầu ra vẫn đạt QCVN 02:2009/BYT (phụ lục 2).

QCVN 02:2009/BYT 5 NTU

c. Chất rắn lơ lửng (SS)

Ghi chú: Cột gái trị có ít nhất một chữ cái giống nhau thì không có ý nghĩa thống kê (p>0.05) Chú thích: ĐV (nguồn nƣớc đầu vào), C1 (cột lọc gồm cát, sỏi nhỏ và lớn, vận hành liên tục), C2 (cột lọc

gồm cát, sỏi nhỏ, sỏi lớn, than hoạt tính, vận hành liên tục), ĐC (cột lọc biosand)

Hình 4.22: Hàm lƣợng SS trong nƣớc ngầm trƣớc và sau xử lý của các cột lọc

Theo kết quả phân tích (bảng 8 của phụ lục 4), mẫu nƣớc đầu vào có hàm lƣợng SS thấp (2.67 mg/l) và giá trị SS ở các mẫu nƣớc đầu ra rất thấp.

- Cột C1, hàm lƣợng SS chỉ còn 1.42 mg/l, đạt hiệu suất 46.78% - Cột C2, hàm lƣợng SS là 0.71 mg/l, đạt hiệu suất 73.39%. - Cột ĐC, hiệu suất đạt 66.74%

Tuy hiệu suất xử lý của ba cột lọc chênh lệch nhau, nhƣng nhìn chung, hàm lƣợng SS trong mẫu nƣớc đầu ra rất thấp. Dựa vào hình 4.22 cho thấy không có sự khác biệt (p>0.05) giữa cột C1 và nguồn nƣớc đầu vào; cột C2 và cột ĐC khác biệt (p<0.05) so với nguồn nƣớc đầu vào. Nhƣng cột C1, C2 và ĐC lại không có sự khác biệt.

d. Tổng chất rắn hòa tan (TDS)

gồm cát, sỏi nhỏ, sỏi lớn, than hoạt tính, vận hành liên tục), ĐC (cột lọc biosand)

Hình 4.20: Hàm lƣợng TDS của nƣớc ngầm trƣớc và sau xử lý của các cột lọc

Theo kết quả phân tích (bảng 4 của phụ lục 4) hàm lƣợng TDS trong nƣớc ngầm tƣơng đối cao (1628.28 mg/l) vƣợt QCVN 01:2009/BYT quy định về chất lƣợng nƣớc ăn uống (phụ lục 1).

Sau khi qua cột lọc, hàm lƣợng TDS trong nƣớc giảm không nhiều, cụ thể:

- Ở cột C1, hàm lƣợng TDS còn lại 1559.89 mg/l, hiệu suất chỉ đạt 4.2%.

- Ở cột C2, hàm lƣợng TDS là 1507.71 mg/l, hiệu suất đạt 7.4%

- Ở cột ĐC, hàm lƣợng TDS là 1561.26 mg/l, hiệu suất đạt 4.12%

Dựa vào kết quả hình 4.20 nhận thấy hiệu suất xử lý của các cột lọc không cao nhƣng vẫn có sự khác biệt (p<0.05) giữa cột lọc C2 và nguồn nƣớc trƣớc xử lý (cột ĐV). Cột C1 và C2 không khác biệt so với cột ĐC

Hệ thống nƣớc ngầm có hiệu suất thấp hơn so với hệ thống nƣớc mặt, có lẽ do hệ thống nƣớc ngầm có thời gian hoạt động thấp hơn, không đủ thời gian rửa trôi TDS trong cát ra hết

Nhìn chung, qua kết quả hình 4.20 cho thấy nguồn nƣớc ngầm sau khi đƣợc xử lý bởi cột lọc C1 và C2 cho hàm lƣợng TDS vẫn còn cao so với QCVN 01:2009/BYT.

e. Độ cứng

Nƣớc có độ cứng cao sẽ gây trở ngại trong sinh hoạt và sản xuất. Độ cứng là đại lƣợng biểu thị cho hàm lƣợng các ion có hóa trị 2 mà chủ yếu là ion Ca2+

, Mg2+. Độ cứng làm tiêu hao xà bông khi giặt giũ, đóng rắn trong các thành ống dẫn của

QCVN 01:2009/BYT 1000 mg/l

nồi hơi làm giảm khả năng trao đổi nhiệt của thiết bị và làm tăng tính ăn mòn do tăng nồng độ ion H+. Ăn uống nguồn nƣớc có độ cứng trong thời gian lâu dài sẽ tích tụ hàm lƣợng canxi và magiê trong gan và thận có thể gây sỏi thận. Đối với giếng khoan, chỉ tiêu này rất cần đƣợc quan tâm vì trong nƣớc ngầm độ cứng thƣờng cao hơn nƣớc mặt tự nhiên.

Theo QCVN 01:2009/BYT về chất lƣợng nƣớc ăn uống, độ cứng cho phép là 300 mg/l và QCVN 02:2009/BYT về chất lƣợng nƣớc sinh hoạt thì độ cứng cho phép là 350 mg/l

gồm cát, sỏi nhỏ, sỏi lớn, than hoạt tính, vận hành liên tục), ĐC (cột lọc biosand)

Hình 4.25: Hàm lƣợng độ cứng trong nƣớc ngầm trƣớc và sau xử lý của các cột lọc

Dựa vào hình 4.25 và bảng 14 phụ lục 4, cho thấy hiệu suất xử lý độ cứng của hệ thống rất thấp. Ở cột C1, hệ thống chỉ đạt hiệu suất 4.28%, ở cột C2, hệ thống đạt 4.03%, còn ở đột ĐC thì đạt cao hơn (18.14%).

Theo nhiều nghiên cứu về cột lọc biosand thì hiệu suất xử lý độ cứng thấp, cột lọc không có khả năng loại bỏ độ cứng ra khỏi nƣớc, chỉ có thể làm giảm một lƣợng rất nhỏ. Do đó, theo kết quả phân tích thì dù đã đƣợc cải tiến nhƣng các cột lọc vẫn không xử lý tốt đƣợc độ cứng trong nƣớc.

Tuy nhiên, độ cứng trong nƣớc đầu ra ở các cột lọc vẫn đạt QCVN 01:2009/BYT quy định về chất lƣợng nƣớc ăn uống.

QCVN 01:2009/BYT 300 mg/l

a. Sắt (Fe)

Sắt có trong nƣớc ngầm dƣới dạng muối tan hoặc phức chất do hòa tan từ các lớp trong đá hoặc do ô nhiễm trên bề mặt từ nƣớc thải. Nƣớc có hàm lƣợng sắt cao (lớn hơn 0.3 mg/l) gây trở ngại trong việc sử dụng nƣớc sinh hoạt. Nƣớc đục do sắt có màu vàng nhiều cặn là thức ăn cho các loại vi sinh vật ƣa sắt.

Nƣớc ngầm thƣờng chứa Fe2+, khi gặp oxy hòa tan chúng chuyển hóa thành Fe3+ không đƣợc chấp nhận về mặt thẩm mỹ. Tốc độ phản ứng từ sắt có hóa trị 2 sang sắt có hóa trị 3 không nhanh, vì vậy các dạng khử có thể tồn tại trong một khoảng thời gian nào đó mà trƣớc khi nƣớc đƣợc không khí hòa vào.

Ghi chú: cột giá trị có ít nhất một chữ cái giống nhau thì không có ý nghĩa thống kê (p>0.05) Chú thích: ĐV (nguồn nƣớc đầu vào), C1 (cột lọc gồm cát, sỏi nhỏ và lớn, vận hành liên tục), C2 (cột lọc

gồm cát, sỏi nhỏ, sỏi lớn, than hoạt tính, vận hành liên tục), ĐC (cột lọc biosand)

Hình 4.24: Hàm lƣợng sắt của nƣớc ngầm trƣớc và sau xử lý của các cột lọc

Dựa vào kết quả phân tích hình 4.24 và bảng 13 phụ lục 4 cho thấy ở các mẫu nƣớc đầu ra đều có hàm lƣợng sắt rất thấp, thấp hơn quy chuẩn từ 6 – 8 lần.

- Ở cột C1, hàm lƣợng sắt đầu ra có nồng độ tƣơng tự nhƣ cột ĐC (0.08 mg/l) hiệu suất xử lý đạt 59.96%.

- Ở cột C2, hàm lƣợng sắt còn lại trong mẫu nƣớc đầu ra thấp hơn so với cột C1 và cột ĐC (còn lại 0.06 mg/l) và hiệu suất đạt tới 70.42%

Theo nhiều kết quả nghiên cứu kiểm tra cột lọc cát sinh học (ĐC) cho thấy hiệu suất xử lý của cột lọc đối với chỉ tiêu sắt là khoảng 67%. Qua đó cho thấy hiệu suất xử lý của các cột lọc đƣợc thí nghiệm trong đề tài là khá cao.

(http://www.fortlewis.edu/academics/school_arts_sciences) Từ kết quả thống kê nhận thấy hiệu suất xử lý sắt giữa các cột lọc không có sự khác biệt (p>0.05) nhƣng kết quả này có sự khác biệt rất rõ so với nguồn nƣớc

QCVN 01:2009/BYT 0.5 mg/l

trƣớc xử lý (p<0.05). Nhƣ vật, các cột lọc C1, C2 và ĐC đều có thể loại bỏ sắt trong nƣớc.

b. Nhôm (Al)

Nhôm và các hợp chất của nhôm thƣờng đƣợc dùng trong chất phụ gia thực phẩm, trong dƣợc phẩm, trong các sản phẩm tiêu dùng (nhƣ đồ dùng nhà bếp) và trong xử lý nƣớc uống (chẳng hạn nhƣ các chất làm đông (coagulants). Nhôm đƣợc xem là nguyên nhân gây ra tình trạng bệnh lý (bệnh não, bệnh xƣơng, chứng thiếu máu) có liên quan đến điều trị thẩm tách (dialysis treatment).

Theo kết quả phân tích, ở mẫu nƣớc đầu vào và đầu ra đều không có sự xuất hiện của nhôm. Nhƣ vậy, chỉ tiêu nhôm trong nguồn nƣớc ngầm tại nơi khảo sát đạt QCVN 01:2009/BYT về chất lƣợng nƣớc ăn uống (phụ lục 1).

c. Đồng (Cu)

Đồng có thể đƣợc tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm, trong nƣớc uống và trong không khí. Do đó, chúng ta có thể hấp thụ đồng mỗi ngày thông qua ăn, uống và thở. Sự hấp thu đồng là cần thiết, bởi vì đồng là một yếu tố vi lƣợng rất cần thiết cho sức khỏe con ngƣời. Nồng độ đồng trong không khí thƣờng khá thấp, do đó tiếp xúc với đồng thông qua hơi thở là không đáng kể.

Tuy nhiên, nếu tiếp xúc lâu dài với đồng có thể gây kích ứng mũi, miệng, mắt và gây ra đau đầu, đau bụng, chóng mặt, nôn mửa và tiêu chảy, đôi khi tử vong; tiếp xúc lâu dài với nồng độ cao của đồng dẫn đến suy giảm trí thông minh với thanh thiếu niên trẻ tuổi.

Hình 4.26: Hàm lƣợng đồng trong nƣớc ngầm trƣớc và sau xử lý của các cột lọc

Chú thích: ĐV (nguồn nƣớc đầu vào), C1 (cột lọc gồm cát, sỏi nhỏ và lớn, vận hành liên tục), C2 (cột lọc gồm cát, sỏi nhỏ, sỏi lớn, than hoạt tính, vận hành liên tục), ĐC (cột lọc biosand)

Dựa vào kết quả phân tích hình 4.26 bảng 20 phụ lục 4 cho thấy hàm lƣợng đồng trong mẫu nƣớc đầu vào cao (trung bình 0.314 mg/l). Hiệu suất xử lý của cột

QCVN 01:2009/BYT 1 mg/l

lọc C1 đạt 80.27%; cột lọc C2 do có bổ sung lớp than hoạt tính nên hàm lƣợng đồng trong nƣớc đƣợc hấp thụ nhiều hơn; nên hàm lƣợng đồng còn lại 0.039 mg/l, đạt hiệu suất 87.49%; cột lọc ĐC, hàm lƣợng đồng sau xử lý rất, hiệu suất đạt 86.53%.

Nhƣ vây, hàm lƣợng đồng trong nƣớc đầu ra ở các cột lọc đạt QCVN 01:2009/BYT quy định về chất lƣợng nƣớc ăn uống (phụ lục 1).

d. Kẽm (Zn)

Kẽm là một chất khoáng vi lƣợng thiết yếu cho sinh vật và sức khỏe con ngƣời. Cũng giống nhƣ vitamin, kẽm là chất quan trọng, không thể thiếu của cơ thể. Vì cơ thể không tự sản sinh đƣợc kẽm nên điều quan trọng là hang ngày cần ăn nhiều thực phẩm giàu kẽm hằng ngày.

Kẽm đƣợc bổ sung vào cơ thể thƣờng dƣới dạng các hợp chất hữu cơ, nhƣ kẽm oxit, kẽm sulfat, kẽm gluconat, hay kẽm acetat.

Hình 4.27: Hàm lƣợng kẽm trong nƣớc ngầm trƣớc và sau xử lý của các cột lọc

Dựa vào kết quả phân tích hình 4.27 và bảng 21 phụ lục 4, hàm lƣợng kẽm trong nƣớc đầu vào cao (0.073 mg/l) nhƣng khi qua cột lọc, hàm lƣợng kẽm trong nƣớc giảm tƣơng đối nhiều. Ở cột C1, hàm lƣợng kẽm còn lại 0.053 mg/l đạt hiệu suất 24.27%; cột C2, hàm lƣợng kẽm còn 0.045 mg/l hiệu suất đạt 38.64%, và cột ĐC có hàm lƣợng kẽm trong nƣớc còn 0.038 mg/l đạt hiệu suất 48.19%.

Nhìn chung, hiệu suất xử lý kẽm trong nƣớc ngầm của các cột lọc không cao nhƣng chất lƣợng nƣớc đầu ra ở các cột lọc vẫn đạt QCVN 01:2009/BYT quy định về chất lƣợng nƣớc ăn uống (phụ lục 1).

QCVN 01:2009/BYT 3 mg/l

e. Vi khuẩn E. coli

Theo kết quả phân tích cho thấy ở các mẫu nƣớc đầu vào và đầu ra đều không có sự hiện diện E. coli và đạt QCVN 01:2009/BYT về chất lƣợng nƣớc ăn

uống và QCVN 02:2009/BYT về chất lƣợng nƣớc sinh hoạt (bảng 16 phụ lục 4).

f. Coliform

Nguồn gây ô nhiễm sinh học cho môi trƣờng nƣớc chủ yếu là phân, rác, nƣớc thải sinh hoạt, xác chết sinh vật, nƣớc thải bệnh viện,… ngấm vào nƣớc mặt và gây ô nhiễm gián tiếp đến nguồn nƣớc ngầm (Đinh Việt Hƣng, 2010).

Hình 4.23: Số lƣợng Coliform của nƣớc ngầm trƣớc và sau xử lý ở các cột lọc

Dựa vào hình 4.23 (bảng 18 của phụ lục 4) cho thấy số lƣợng Coliform trong mẫu nƣớc đầu vào có số lƣợng từ 34 – 65 (trung bình 48 CFU/ml) vƣợt gấp 2 lần so với QCVN 02:2009/BYT quy định về chất lƣợng nƣớc sinh hoạt (phụ lục 2). Nhƣng số lƣợng Coliform ở mẫu nƣớc đầu ra đƣợc cột lọc xử lý hoàn toàn, không còn thấy xuất hiện Coliform, đạt QCVN 01:2009/BYT quy định về chất lƣợng nƣớc ăn uống (phụ lục 1). Điều đó cho thấy cột lọc có thể tiêu diệt hoàn toàn các vi sinh vật có hại trong nƣớc.

QCVN 02:2009/BYT 150 vi khuẩn/100ml

CHƢƠNG 5

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ

5.1 KẾT LUẬN

Nghiên cứu mô hình sử dụng cột lọc cát cải tiến để xử lý nƣớc mặt và nƣớc ngầm đạt đƣợc một số kết quả sau:

Lƣu lƣợng nạp tối ƣu của hệ thống là 0.5 – 0.7 lít/phút, tƣơng ứng với lƣu lƣợng nạp nƣớc 720 – 1008 lít/m2/ngày.

Vận hành hệ thống trong khoảng thời gian 30 ngày sẽ đạt đƣợc nguồn nƣớc theo QCVN 02:2009/BYT và tiến hành vệ sinh cột lọc mỗi 3 tuần để đạt chất lƣợng nƣớc tốt nhất.

Các cột lọc có hiệu suất xử lý nƣớc mặt cao. Hiệu suất xử lý ở cột C1 và C2 lần lƣợt là: TDS 63.63% - 59.76%, độ đục 97.18% - 96.76%, SS 97.38% - 99.11%, vi sinh (E. coli và Coliform) 100% - 100%, NH4+ 89.21% - 100%, NO2- 45.19% - 54.74%, NO3- 21.62% - 11.08%, PO43- 63.36% - 72.43%. Chất lƣợng nƣớc mặt sau xử lý của một số chỉ tiêu trên trong nƣớc đầu ra đều đạt QCVN 02:2009/BYT.

Cột lọc cát cải tiến đạt hiệu suất xử lý nƣớc ngầm ở cột C1 và C2; độ đục 72.52% - 78.76%, SS 46.78% - 73.39%, Coliform 100%, sắt 59.96% - 70.42%, đồng 80.27% - 87.46%, kẽm 24.27% - 38.64%. Đối với chỉ tiêu TDS và độ cứng, cột lọc cát cải tiến có hiệu suất xử lý không cao (TDS 4.2% - 7.4% và độ cứng 4.28% - 4.03%)

Hiệu suất xử lý một số chỉ tiêu nƣớc mặt và nƣớc ngầm: độ đục, SS, NH4+

NO2-, NO3-, PO43-, sắt tổng của cột lọc cát và than hoạt tính (cột C2) cao hơn so với cột lọc cát (C1).

5.2 KIẾN NGHỊ

Cần có các nghiên cứu tiếp theo nhằm xác định hiệu suất xử lý của cột lọc cát cải tiến đối với các chỉ tiêu phân bón và thuốc trừ sâu trong nƣớc mặt.

Cần nghiên cứu thêm hiệu suất xử lý các chỉ tiêu kim loại nặng trong nƣớc ngầm của cột lọc cát cải tiến với lớp vật liệu lọc gồm: cát + than hoạt tính.

Nên kết hợp cột lọc với một số giải pháp tiền xử lý nguồn nƣớc để đạt hiệu quả xử lý: TDS, độ cứng và các chỉ tiêu kim loại nặng trong nƣớc ngầm.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Lê Huy Bá, 2000. Độc học và môi trƣờng. NXB ĐHQGTPHCM. 2. Báo cáo trung tâm Y Tế Dự Phòng thành phố Cần Thơ, 2007. 3. Nguyễn Văn Bảo, 2002. Hóa nƣớc. Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội.

4. CAWST (Centre for Affordable Water and Sanitation Technology), 2009. Design, construction, installation, operation and maintenance.

5. Đặng Kim Chi, 2001. Hóa học môi trƣờng. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. 6. Đỗ Hồng Lan Chi và Lâm Minh Triết, 2006. Vi sinh vật môi trƣờng. Đại học

Quốc gia TPHCM, viện Môi trƣờng và Tài nguyên.

7. Nguyễn Thị Hoàn, 2009. Nghiên cứu phƣơng pháp động học trắc quang xác định hàm lƣợng nitrite trong mẫu nƣớc ngầm và thực phẩm.

Khái quát về vật liệu lọc

Phƣơng tiện nghiên cứu